Die Umwandlung von marginalem Ackerland in einen Gewinn für Landwirte und Ökosysteme.

Viele Betriebe haben Gebiete, in denen der Boden entweder geflutet ist oder nicht genügend Wasser oder Dünger enthält, damit die Pflanzen gedeihen können. Solche Randgebiete könnten nützlich und potenziell profitabel werden, wenn sie mit mehrjährigen Bioenergiepflanzen wie Strauchweide und Rutengras bepflanzt werden, berichten Forscher diese Woche auf dem jährlichen Treffen der The Geological Society of America in Indianapolis.

In einem 2011 gestarteten Projekt untersuchen Forscher des Argonne National Laboratory, wie Strauchweide und Switchgrass in sandigeren, leicht ausgetrockneten Landflächen nicht nur die Erosion kontrollieren, sondern auch überschüssige Düngemittelchemikalien aufnehmen können, die sonst Oberflächen- und Grundwasser verunreinigen könnten. Überschüssige Düngernährstoffe können zu einer Vielzahl von Problemen führen, darunter giftige Algenblüten, erhöhte Kosten für Wasseraufbereitungsanlagen und das Wachstum der hypoxischen „toten“ Zone im Golf von Mexiko.

„Der Schwerpunkt liegt auf der Verbesserung der Wasserqualität“, sagt John Quinn, Forscher am Argonne National Laboratory in Lemont, Illinois. Dabei haben sie jedoch festgestellt, dass Strauchweiden und -gräser auch andere potenzielle Vorteile haben, darunter die Bereitstellung von Biomasse für Biokraftstoffe, eine Ressource für Bestäuber und andere Wildtiere sowie die Bereitstellung anderer Ökosystemdienstleistungen.

Um ihre Studie durchzuführen, lokalisierte das Team unter der Leitung von Cristina Negri die Perimeter auf ihrem 6,5 Hektar großen landwirtschaftlichen Forschungsgebiet im östlichen Zentralillinois unter Verwendung von Maisertragskarten, GIS und öffentlich zugänglichen Boden- und Topographiedaten, um niedrige Produktivität, hohe Nitratauswaschung und erosionsgefährdete Gebiete zu identifizieren, erklärte Jules Cacho, ebenfalls vom Argonne National Laboratory.

Sie pflanzten Strauchweide als Bioenergiepflanze in Randgebieten und beobachteten dann ihre Auswirkungen auf Boden, Bodenwasser, Grundwasser und Vegetation, um festzustellen, wie Nährstoffe, die auf die Mais- und Sojafelder aufgebracht wurden, an das Bodenwasser verloren gingen oder von den Pflanzen aufgenommen wurden. Sie verfolgten auch die Veränderungen der Treibhausgase, die Vielfalt der Insekten und die Gesamtmasse der Vegetation.

Ihre Ergebnisse zeigen, dass die Bäume seit der Pflanzung der Weiden im Jahr 2013 die Konzentrationen von Düngernitrat im Bodenwasser im Vergleich zu Bodenwasser in benachbarten Maisfeldern deutlich reduziert haben.

„Was an mehrjährigen Kulturen wichtig ist, ist ihre tiefe Verwurzelung“, sagte Quinn. „Sie können überschüssige Nitrate aus Maiskulturen abfangen. Besonders die Energiegräser haben tiefe und faserige Wurzelsysteme.“

„Das Attraktive an der Umsetzung dieses Landschaftsansatzes ist, dass er das Potenzial hat, mehrere gesellschaftliche Bedürfnisse auf einmal zu erfüllen und damit die Landnutzung vorteilhaft zu intensivieren“, sagte Negri.

Unter Berücksichtigung der Vorteile der Nitratbeseitigung und der potenziellen Bioenergieproduktion (aus der Ernte und Verdauung von Weiden und Gräsern) könnten die Kosten für die Verpflanzung von Gräsern und Strauchweiden zumindest teilweise ausgeglichen werden.

„Es konkurriert nicht mit Mais“, sagte Cacho. „Wenn es einen lokalen Markt für Biomasse gibt, gibt es einen wirtschaftlichen Nutzen. Du verdrängst kein Ackerland. Sie identifizieren Land, das nicht gut für Mais und Sojabohnen ist. Du verschwendest keinen Dünger.“

Das Team arbeitet mit dem USDA Natural Resources Conservation Service zusammen, um ihr integriertes Landmanagement mit Weiden und Gräsern zu einer offiziellen „Best Management Practice“ zu machen, die zusätzliche finanzielle Anreize für Landwirte schaffen könnte.

Mehr Informationen:
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